Новое защитное гало в болидах Формулы-1 утомило шею

Ученые обнаружили, что защитная конструкция, которая используется с 2018 года на болидах Формулы-1 для защиты головы пилотов, может способствовать повышенной утомляемости мышц шеи. К такому эффекту приводит необходимость постоянных небольших наклонов и поворотов головы, которые не нужно делать при отсутствии этой конструкции. Это может привести к снижению точности пилотирования и увеличению риска аварии, пишут авторы работы, опубликованной в BMJ Case Reports.

С 2018 года в Формуле-1 для защиты головы пилотов от возможного попадания в них обломков других болидов, а также при столкновении болидов между собой или с внешними ограждениями, была введена специальная защитная конструкция. Разработчики рассмотрели несколько возможных типов конструкций, однако в результате было решено остановиться на варианте с гало — дугообразной титановой штангой над кокпитом, которая закреплена с помощью вертикальной перегородки непосредственно перед пилотом. По данным предварительных испытаний такая конструкция никак не влияла на видимость при пилотировании, тем не менее многие спортсмены разного уровня отзывались о нововведении отрицательно, сообщив о неудобствах при вождении. Тем не менее точно сказать, что конкретно им мешает, пилоты в основном не могли, поэтому конструкция была одобрена и введена во многих формульных сериях, в которых заезды проходят на машинах с открытой кабиной.

Тем не менее, поскольку однозначных данных о влиянии гало на мышечную нагрузку спортсмена при пилотировании, его безопасность и здоровье получено не было, исследования продолжаются, в том числе и в частном порядке. Так, австралийский ученый Саймон Розали (Simon M. Rosalie) из Университета Кертен и автогонщик-любитель Джеймс Мелоун (James M. Malone) из автоклуба Raptor Motorsports в Аризоне провели исследование, в котором постарались оценить влияние гало на нагрузку различных мышц при пилотировании болида с защитным гало в режиме максимальной скорости. Для этого на болид Формулы Мазда 1990-х годов была установлена защитная конструкция, полностью аналогичная тем, которые используются сейчас в болидах Формулы-1. На такой машине Джеймс Мелоун, который имеет богатый опыт выступлений на национальном уровне именно в болидах с открытым кокпитом, провел несколько 18-минутных сессий, в течение которой проехал около десяти 4-километровых кругов в режиме квалификации (то есть стараясь проехать их за минимально возможное время).

На четырех мышцах гонщика: левой и правой грудино-ключично-сосцевидных мышцах, а также левой и правой мышц, разгибающих позвоночник, — были закреплены электромиографические датчики, измеряющие изменение мышечной нагрузки, а также линейной и квадратичной утомляемости мышц с течением времени. По этим показателям ученые оценивали перераспределение нагрузки, связанное с поворотами головы во всех трех направлениях. Спустя четыре дня после первого эксперимента был проведен аналогичный контрольный эксперимент в болиде без защитной конструкции.

Оказалось, что при использовании гало значительно больше нагружаются шейные мышцы (как правая, так и левая), и значительно меньше — спинные мышцы. При этом значительно быстрее наступает утомление левой грудино-ключично-сосцевидной мышцы и правой мышцы-разгибателе позвоночника, однако утомляемость (то есть скорость, с которой наступает усталость) при этом падает. Для двух других мышц были зарегистрированы обратные эффекты: усталость наступает позже, но утомляемость — наоборот, растет.

Все эти эффекты авторы работы связывают с необходимостью постоянных небольших (и не всегда заметных) наклонов головы (в первую очередь, вперед и назад), которых не нужно делать при отсутствии гало. При этом увеличивается сжатие позвоночника. Авторы работы отмечают, что эффект усталости от постоянных поворотов и наклонов головы также сильно сказывается на точности пилотирования. Этот эффект связан и с мышечной усталостью, и со снижением эффективности защитных приспособлений, которые надеваются на шею для закрепления и поддержки шеи и головы. Риск повреждения шеи во время заезда при этом тоже повышается.

При этом ученые отмечают, что их исследование носит предварительный характер. При этом все испытания проводились не на болиде Формулы-1 и не с пилотом Формулы-1, поэтому переносить полученные результаты на другие гоночные серии стоит с некоторыми поправками. В частности, профессиональные пилоты имеют значительно лучшую физическую подготовку, но при этом в заездах Формулы-1 значительно больше продолжительность и средняя скорость. Поэтому подобные эффекты, вероятно, будут наблюдаться и у них. Наиболее же актуальны полученные результаты для молодых гонщиков и гонщиков-любителей. 

Кроме исследований, посвященных технологиям и здоровью гонщиков, связанные с Формулой-1 научные работы часто относятся к статистике, психологии или социологии. Например, недавно ученые провели статистический анализ факторов, в результате которых соревновательная борьба между пилотами Формулы-1 приводит к столкновениям болидов, и обнаружили, что чаще всего сталкиваются между собой гонщики с близким количеством очков, заработанных в течение сезона.

Александр Дубов